什么是电子显微镜(Electron Microscope)？

电子显微镜是一种使用电子而不是光子的显微镜——就像传统的光学显微镜那样——进行成像。由于电子的波长比光子小得多，因此它们提供了更大的放大倍数。电子是环绕原子核运行并携带电荷的微小"卫星"–这些粒子非常小，在物理学中，它们通常被建模为点。然而光波要大得多，例如绿色的波长约为500纳米。一个原子中有电子围绕着它运行。最好的光学显微镜只能提供大约2000倍的样品放大倍数，而有些则电子显微镜可以将样品放大5000万倍；相比之下，200万倍是更典型的。它的分辨率限制在0.1纳米左右，可以观察表面上的单个原子。这种显微镜发明于1931年，当时第一台工作样机由恩斯特·鲁斯卡（Ernst Ruska）和马克斯·诺尔（Max Knoll）制造由于他的成就，Ruska最终被授予诺贝尔物理学奖（1986年）。这种显微镜有四种类型，前两种是最常见的：透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、反射电子显微镜（REM），扫描透射电子显微镜（STEM）。TEM是最初发明的电子显微镜。使用对电子半透明的样品，电子束直接通过样品发射。另一侧的接收器测量每个单独点的电子密度并将其编译成灰度图像。这是样品的图像。扫描电子显微镜的分辨率比透射电镜稍低，但仍然是最流行的类型。正如它的名字所暗示的，这种显微镜扫描电子束穿过样品传感器不是通过分析原始电子束来获取样品组成的信息，而是通过主光束的激发来获取样品表面释放的二次电子。这牺牲了样品3D图像的一些分辨率。这是非常值得权衡的。大多数扫描电子显微镜都是购买和维护非常昂贵。它们需要一个稳定的高压电源，一个真空泵和冷却线圈。样品的制备通常要在样品上涂上一层薄薄的导电材料，如金。